최근 몇 년 동안 다양한 산업의 급속한 발전과 함께 기계 장비 산업 또한 크게 발전했습니다. 특히 미분말 생산 공정에서 입자 크기는 제품 활용에 매우 중요합니다. 따라서 분쇄는 매우 중요한 단계입니다. 기류식 분쇄기는 분쇄 공정에서 강력한 도구로 자리 잡았습니다. 기류식 분쇄기는 낮은 분쇄 온도, 짧은 생산 주기, 높은 분말 회수율, 그리고 균일하고 미세한 입자 크기 분포를 자랑합니다. 그렇다면 기류식 분쇄기의 분쇄 효과에 영향을 미치는 요인은 무엇일까요?
에어플로우 분쇄기, 즉 에어플로우 밀은 다음과 같이 이해됩니다. 제트밀에너지 플로우 밀(Energy Flow Mill)은 고속 기류(300~500m/s) 또는 과열 증기(300~400°C)의 에너지를 이용하여 고체 물질을 초미립 분말로 분쇄하는 기계 장비입니다. 일반적으로 사용되는 초미립 분쇄 장치 중 하나인 기류 분쇄기는 화학물질, 의약품, 식품, 금속 분말과 같은 초경질 물질의 초미립 분쇄 및 분산에 널리 적용됩니다.
기류 분쇄기는 다양한 분쇄 입자 크기를 가지고 있으며 작동이 간편하지만, 분쇄 효과는 공정 중에 종종 변동합니다. 그 원인은 무엇일까요? 기술자들은 기류 분쇄기의 분쇄 효과는 주로 여러 요인에 의해 영향을 받는다고 설명했습니다. 예를 들어, 공기-고체 비율, 공급 입자 크기, 작동 유체의 온도 및 압력, 분쇄 보조제 등이 있습니다.
공기-고체 비율
분쇄 중 공기-고형분 비율은 중요한 기술적 매개변수이자 핵심 성능 지표입니다. 공기-고형분 비율이 너무 낮으면 기류의 운동 에너지가 부족하여 제품의 미세도에 영향을 미칩니다. 반면, 공기-고형분 비율이 너무 높으면 에너지 낭비뿐만 아니라 특정 안료의 분산 성능도 저하됩니다.
기술자들은 과열 증기를 작동 유체로 사용할 경우, 소성 후 경질 재료를 분쇄할 때는 공기-고체 비율을 일반적으로 2~4:1로 조절해야 한다고 권장합니다. 표면 처리 후 재료를 분쇄할 때는 공기-고체 비율을 일반적으로 1~2:1로 조절해야 합니다.
사료 입자 크기
경질 재료를 분쇄할 경우, 공급 원료의 입자 크기 또한 특정 요건을 충족해야 합니다. 티타늄 분말의 경우, 소성 재료의 분쇄는 100~200메시로, 표면 처리 재료의 분쇄는 일반적으로 40~70메시로 진행되며, 입자 크기는 2~5메시를 초과해서는 안 됩니다.
작동 유체의 온도
기술자들은 작동 유체의 온도가 너무 높으면 공기 유량이 증가한다고 주장합니다. 예를 들어, 작동 유체로 공기를 사용할 때 상온에서 임계 속도는 320m/s입니다. 온도가 480°C로 상승하면 임계 속도는 500m/s로 증가하여 운동 에너지가 150%만큼 증가합니다. 따라서 작동 유체의 온도를 높이면 파쇄 효과를 개선하는 데 도움이 됩니다.
또한 티타늄 분말을 분쇄할 때 과열 증기의 온도는 일반적으로 300~400°C 정도입니다. 기술자들은 재료를 분쇄하고 소성할 때는 온도가 더 높고, 표면 처리된 재료를 분쇄할 때는 온도가 더 낮다고 언급했습니다. "일부 표면 처리제, 특히 유기 표면 처리제는 내열성이 없으므로 원래 증기 온도보다 100°C만 더 과열하면 됩니다."
작동 유체 압력
작동 유체 압력은 제트 흐름 생성에 있어 핵심 매개변수라는 것이 이해됩니다. 속도 그리고 분쇄의 미세함에 직접적인 영향을 미칩니다.
일반적으로 작동 유체 압력이 높을수록 유속이 빨라지고 운동 에너지도 커집니다. 그렇다면 파쇄 시 압력은 얼마나 높아야 할까요? 기술자들은 이 압력이 주로 재료의 파쇄성과 미세도 요건에 따라 달라진다고 말합니다. 예를 들어, 티타늄 분말을 파쇄하기 위해 과열 증기를 사용할 때 증기 압력은 일반적으로 0.8~1.7 MPa입니다. 소성된 재료를 파쇄할 때는 일반적으로 압력이 더 높지만, 표면 처리된 재료의 경우 압력이 더 낮아질 수 있습니다.
분쇄 보조기구
기술자들은 기류식 파쇄기의 파쇄 과정에서 적절한 파쇄 보조제를 추가하면 파쇄 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 매질 내 제품의 분산 성능도 향상시킬 수 있다는 점을 발견했습니다. 그렇다면 파쇄 보조제는 어떻게 선택해야 할까요?
이산화티타늄 표면 처리 시, 첨가되는 대부분의 유기 계면활성제는 분쇄 보조제 역할을 하는 것으로 알려져 있습니다. 무기 분쇄 보조제로는 일반적으로 헥사메타인산나트륨과 피로인산나트륨(또는 피로인산칼륨)이 있습니다.
결론
요약하자면, 분쇄 효과는 에어플로우 분쇄기 공기-고체 비율, 공급 입자 크기, 작동 유체의 온도 및 압력, 그리고 분쇄 보조제 사용 등 여러 요인의 영향을 받습니다. 이러한 매개변수를 최적화함으로써 제조업체는 더 나은 분쇄 효율과 더 미세한 입자 크기를 달성할 수 있습니다. 이는 최종 제품의 품질과 성능에 매우 중요합니다. 이러한 요인들을 이해하고 제어함으로써 기류 분쇄기가 최상의 성능을 발휘할 수 있습니다. 이는 기류 분쇄기를 초미립 분말 생산에 필수적인 도구로 만드는 데 도움이 됩니다.
